数码相机面壳注射成型的浇口优化设计

    1 引言

    浇口是熔体流进型腔的最后通道。除直接浇口外, 它是浇注系统中截面积最小、长度最短的部分, 但却是浇注系统的关键部分。起着控制熔体流速、保压补、使熔体温度升高、粘度下降、熔体变稀等作用[1]。浇口设计主要包括浇口的位置、数目、形状和尺寸。浇口位置和数目主要影响浇口的充填模式; 而浇口的形状与尺寸决定了聚合物流动方向和平衡。不合理的浇口位置常常造成熔体充填不均, 从而引起过保压、高剪切应力、很差的熔接线性质和翘曲等一系列缺陷。浇口数量则对注射压力和熔接线有很大的影响。浇口数量较多, 熔体在型腔中流动的流程较短, 所需注射压力较低, 但可能会使熔接线的数目增多; 相反, 如果浇口数量较少, 尽管熔接线的数目可能会减少, 但由于流程较长, 所需的注射压力较高, 制品的内残余应力也相应增高, 并可能会导致注塑件产生翘曲变形。因此, 浇口位置及数目的优化设计, 对注射模设计具有重要的应用价值[2]。

    传统的浇口位置和数目的确定很大程度上依赖于设计者的经验, 设计的正确性只有通过试模才能知道, 设计和制造的缺陷主要靠修模来纠正, 且必须通过多次的反复试模比较才能得到较合理的浇口设计参数。随着 CAE 技术的飞速发展, MoldFlow/MPI 软件可模拟塑料熔体在模具模腔中的流动、保压、冷却过程, 预测制品可能发生的缺陷。

    本文针对某数码相机面壳注射成型中浇口位置和数目进行选择, 对不同浇口位置进行模拟分析, 预测可能存在的气泡和熔接痕位置, 以确定了最佳设计方案, 并在此基础上进行模具设计。

    2 浇口位置和数目的确定

    在进行注射模拟分析过程中, 可用到 MoldFlow/MPI 软件的两个分析模块: 一是 MPI/Gate Location 模块, 它是 MPI 中用于分析最佳浇口位置区域的分析流程。通过此分析流程可以大致的确定最佳浇口的区域分布; 二是 MPI/Flow模块, 它是 MPI 中用于分析聚合物在模具中的流动, 并且优化模腔的布局、材料的选择、填充和保压的工艺参数的分析流程[2]。通过此分析流程可以对成型过程中可能存在的各种注射缺陷进行预测分析, 为合理选择浇口位置和数目提供依据。因此, MPI/Gate Location 和 MPI/Flow分析流程的结合使用, 可以快速而又较为准确地得到最佳的浇口数量与位置, 从而大大减少试模次数, 节省成本。

    2.1 计算模型的建立

    计算模型的建立包括计算模型实体建模、模型导入和网格划分几个阶段。首先在 Pro/E 中创建制件实体模型, 并将其通过 MDL(MoldFlow Design Link) 导入到 MPI 模块中。模型导入后就要在数模表面生成三角形网格来覆盖整个工件表面, 为以后的 MPI/GateLocation 和 MPI/Flow分析提供一个基础平台。图 1为面壳模型和模型网格划分图。